PRUEBAS DE ENSAYO DESTRUCTIVOS

Dureza Brinell ,Rockwell, Vicker, Shore

DEFINICION DE DUREZA

• Es la mayor o menor resistencia que un cuerpo opone a ser rayado o penetrado por otro, o bien será la mayor o menor dureza de un cuerpo respecto a otro tomado como elemento de comparación.

• Los índices de dureza empíricos se calculan a partir de formulas adecuadas que emplean medidas de la geometría de la huella creada por la indotación con esfera de carburo de wolfranio o punta de diamante.

DUREZA MOHS En mineralogía se utiliza la escala Mohs

creada por el austriaco Friedrich Mohs, que mide la resistencia al rayado de los materiales

En metalurgia la dureza se mide mediante el ensayo de penetración. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas adecuadas para distintos rangos de dureza.

Dureza Mineral

1 Talco (Mg3Si4O10(OH)2)

2 Yeso (CaSO4·2H2O)

3 Calcita (CaCO3)

4 Fluorita (CaF2)

5 Apatita(Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-))

6 Feldespato (KAlSi3O8)

7 Cuarzo (SiO2)

8 Topacio(Al2SiO4(OH-,F-)2)

9 Corindón (Al2O3)

10 Diamante (C)

FLUORITA TALCO

CUARZODIAMANTE

FELDESPATO

YESO

CONCLUCIONES DE ESCALA MOHS

El topacio puede ser rayado por el zafiro corindón o el diamante.

Cuando los 10 elementos de la tabla, son perfectamente conocidos ello permite determinar la dureza de otros materiales: el plomo ocupa una posición 1,5 , aluminio y estaño 2 , bismuto 2,5 ; cobre 2,5 ; platino acero dulce 4 a 5; acero duro 6,5 ; acero templado 8.

CLASIFICACION Y METODOS

• HBN (Hardness Brinell Number)

• HRA, HRB, HRC, ... (Hardness Rockwell series A, B, C, ...)

• HVN (Hardness Vickers Number)

DUREZA BRINELL (J. A. BRINELL 1900)

La determinación de la dureza Brinell, consiste en comprimir sobre la superficie del material a ensayar una bolilla de acero muy duro durante un cierto tiempo (t) ,produciendo una impresión, que por resultar un calco de la porción de esfera que penetra corresponderá a un casquete esférico.

La dureza denominada numero Brinell, es de lectura indirecta , para su lectura se aplicaran formulas empíricas.

F= Carga aplicadaA= Área del casquete esféricoD= Diámetro de la esferad= Diámetro de la indentaciónP= Profundidad de la indentación

Problema aplicativo ensayo de dureza Brinell

• Una probeta fue sometida a un ensayo de dureza Brinell, para lo cual se uso una esfera de 2,5 mm. de diámetro y aplicando una carga de 187,5 Kgf, la medida del diámetro de la indentación es 1 mm. ¿Cuál es la dureza del material ensayado y su profundidad?

HB = 227

FACTOR DE CARGA

FACTOR DE CARGA

CONDICIONES DE ENSAYO

• El ensayo Brinell se ha realizado con carga de 3000 Kgf y una esfera de 10 mm. De diametro de acero templado

• El diametro de la impresión “d” se situa en un intervalo de 0,25 a 0,5 de diametro de la esfera “D” , la impresión es ideal si el valor “d” es 0,375

REPRESENTACION DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

• 85HB 10 / 1000/30• Valor de dureza Brinell 85• Medido con una esfera de diámetro 10 mm.• Una carga de 1000 Kgf• Aplicado por 30 segundos

=                                     

Ensayo BRINELL.Indentador: Esfera de 10mm de acero o carburo de tungsteno.Carga = PFórmula: HBN =

Ensayo VICKERSIndentador: Pirámide de diamanteCarga = P Fórmula: HVN = 1,72 P/d2

Ensayo ROCKWELL A, C, D Indentador: Cono de diamante (HRA, HRC, HRD)Carga: PA = 60 Kg PC = 150 KgPD = 100 KgFormula: HRA, HRC, HRD = 100 - 500t

Ensayo ROCKWELL B, F, G, E Indentador: Esfera de acero f = 1/16 ‘’(HRB, HRF, HRG)Esfera de acero f = 1/8 ‘’(HRE)Carga: PB = 100 KgPF = 60 KgPG = 150 KgPE = 100 KgFormula: HRB, HRF, HRG, HRE = 130 - 500t

DurezaVickers

HV

DurezaBrinell

HB

DurezaRockwell Resistencia

a la TensiónN/mm2.

HRB HRC

80 76 255

85 80,7 41 270

90 85,5 48 285

95 90,2 52 305

100 95 56,2 320

105 99,8 335

110 105 52,3 350

115 109 370

120 114 66,7 385

DUREZA ROCKWELL

• En 1922 Rockwell desarrolla un ensayo de dureza, que utilizaraun sistema de pre- carga de lectura directa, para materiales blandos y duros

• Este ensayo consiste: Se aplica una pre-carga, para garantizar un contacto firme del penetrador y despues se aplica la carga propiamente dicha

=                                     

Ensayo BRINELL.Indentador: Esfera de 10mm de acero o carburo de tungsteno.Carga = PFórmula: HBN =

Ensayo VICKERSIndentador: Pirámide de diamanteCarga = P Fórmula: HVN = 1,72 P/d2

DUREZA ROCKWELL

• La lectura es en forma directa, la maquina tiene incorporado un dial y una escala predeterminada ,negra Rb y roja Rc

• La lectura es directa, tiene dos escalas de acuerdo a la dureza del material

• Los penetradores utilizados son de dos tipos esféricos (esfera de acero templado) y cono de diamante de 120°

DUREZA ROCKWELL PENETRADORES

=                                     

Ensayo BRINELL.Indentador: Esfera de 10mm de acero o carburo de tungsteno.Carga = PFórmula: HBN =

Ensayo VICKERSIndentador: Pirámide de diamanteCarga = P Fórmula: HVN = 1,72 P/d2

DESCRIPCION DEL PROCESO

• 1.- Aproximar el penetrador a la probeta• 2.- Someter a al probeta a una pre-carga

(carga menor)• 3.- Aplicar la carga mayor• 4.- Retirar la carga mayor y hacer la lectura

del valor indicado en la escala apropiada

Dureza Rockwell

• Utiliza una precarga de 10 Kgf, la carga mayor puede ser 60,100 y 150 Kgf

Escala negra

Escala roja

ESCALA NEGRA

ESCALA ROJA

ROCKWELL B

ROCKWELL B

Dureza vickers

• Coube Smith y Sandland en 1925 desarrollo como ensayo Vickers

• Utiliza otro tipo de penetrador, posibilita medir cualquier valor de dureza incluido materiales duros y blandos

• Se analiza este ensayo para considerar las ventajas y desventajas con los otros ensayos

CARGAS USADAS EN EL ENSAYO DE VICKERS

• Las cargas recomendadas son : 1 , 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30 , 40 , 60 , 80 , 100 , 120 Kgf

• Para cargas muy altas encima de 120 Kgf en vez de la piramide de diamante se usa bola de acero templado de 1 o 2 mm. de diametro

• La microdureza Vickers se utiliza cargas menores de 1 Kgf y 10 Kgf

FUNDAMENTO DE DUREZA SHORE

• La construccion del probador de dureza del ensayo shore

• Funciona con un pricipio de bajar un martillo con punta de diamante de una altura de ¾”

• La indentacion

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OPERACIONES

• El martillo de diamante es levantado asta una altura adecuada y luego es soltado

• La punta del mantillo choca contra la superficie y rebota• Luego de producirse el rebote este hace que el dial del

instrumento se desplace y asi se logre medir la dureza del material

• Asi se indica la dureza shore en forma directa